ATmega128的16路遙控單元電路分析

　　本文介紹一款具有16 路遙控接點(diǎn)輸出的ARTU-J16，該裝置通過RS485 總線與上位機(jī)相連，作為遠(yuǎn)程繼電器輸出模塊，用于接收計(jì)算機(jī)指令，執(zhí)行系統(tǒng)的遙控操作或自動(dòng)控制，繼電器輸出共16 路，裝置擁有1600 組操作事件記錄，帶GPS 校時(shí)功能，在外部電源掉電后可以保證SOE 事件記錄一個(gè)月內(nèi)不丟失，相對(duì)以往控制方式，本設(shè)計(jì)在簡(jiǎn)化控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，提供了一種低成本，高可靠性的替代方案。

　　主控CPU

　　ARTU-J16 型16 路遙控執(zhí)行單元設(shè)計(jì)采用ATMEL 公司的ATmega128，單芯片實(shí)現(xiàn)雙路RS485 通訊、數(shù)據(jù)處理、事件記錄存取，顯示和16 路繼電器常開接點(diǎn)的輸出狀態(tài)控制。ATmega128 是ATMEL 公司推出的一款8 位RISC 結(jié)構(gòu)高速低功耗單片機(jī)，在16M 時(shí)鐘頻率時(shí)系統(tǒng)性能可達(dá)16MIPS，內(nèi)帶128k 的FlashROM、4k 的EEPROM、4k 系統(tǒng)SRAM；可擴(kuò)展64k 外部存儲(chǔ)器；兩路UART通訊口。同時(shí)該芯片擁有JTAG 在線編程口，方便用戶調(diào)試，降低了開發(fā)成本，53 個(gè)可編程I/O 口可以掛接足夠多的外圍設(shè)備。

　　撥碼開關(guān)設(shè)定輸入

　　撥碼開關(guān)提供用戶一個(gè)簡(jiǎn)化的人機(jī)接口，用于設(shè)定RS485 通訊中的地址、波特率、數(shù)據(jù)格式等設(shè)定功能，撥碼開關(guān)（SW1）的10 位數(shù)據(jù)口都接10k 電阻上拉到Vcc，電路使用一個(gè)74HC244（IC5）數(shù)據(jù)緩沖器，把撥碼開關(guān)的狀態(tài)傳送到8 位數(shù)據(jù)總線，剩余兩根數(shù)據(jù)線則直接接到CPU 的I/O 端口（見圖2）。

　　通訊方式

　　通訊方式采用雙路RS485 方式，調(diào)試及設(shè)定和上位機(jī)通訊部分在物理上分成兩路，互不干擾，有效防止可能存在的誤操作（見圖3）。

　　看門狗控制

　　掉電自動(dòng)保存部分使用MAX691CWE（IC8）作為電源管理，在系統(tǒng)有輔助供電的情況下保證IC3 由主電源Vcc 供電，當(dāng)主電源掉電時(shí)則自動(dòng)切換到后備電池供電方式。同時(shí)此芯片還兼有看門狗功能，在系統(tǒng)死機(jī)的極端情況下及時(shí)　復(fù)位CPU 使系統(tǒng)快速恢復(fù)至受控狀態(tài)（見圖5）。

　　繼電器控制及輸出

　　繼電器控制輸出使用一個(gè)74HC273（IC14）鎖存需要輸出的8 路繼電器輸出狀態(tài)，再經(jīng)由ULN2803（IC15）驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的繼電器（K1 只是16 路中的一路），二極管D1 可以旁路繼電器K1 在斷開的瞬間所產(chǎn)生的反向電流，而并接在K1輸出接點(diǎn)上的壓敏電阻VZ1 則可以吸收關(guān)斷后級(jí)感性負(fù)載所產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，有效延長(zhǎng)輸出繼電器觸點(diǎn)的壽命（見圖6）。

　　ARTU-J16 遙控單元國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。該產(chǎn)品已在某油田供水供電公司、蘇州某稅務(wù)大廈、內(nèi)蒙某煤礦等工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用，降低了投資成本，產(chǎn)生了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。